Доклад Игоря.
В каменном веке люди передавали знания и опыт на стенах пещер с помощью красок. Многие из этих рисунков сохранились и до наших дней.
Первый этап развития автоматизированного хранения информация: запись на перфоленты (их изобрёл текстильщик) и перфокарты происходила заранее (прокалывание дырочек), а затем специальный станок считывал эту информацию. Не было функции записи.
Затем появились магнитные ленты, покрытые ферромагнитным слоем. Это носители с последовательным доступом к информации – чтобы считать информацию с середины ленты, нужно было промотать её дотуда.
Потом пошли электронно-вакуумные трубки.
Затем – жёсткие диски. Первый жёсткий диск был размером с холодильник.
18.11.2011 Практика |
22.11.2011 Лекция |
Классификация по Флинну.
Важно: эта классификация в данный момент оспаривается, потому что многие её классы не содержат реальных примеров (как в своё время не были заполнены многие клетки таблицы Менделеева).
Классификация основана на определении понятия поток.
Определение:
поток – это последовательность элементов команд или данных, обрабатываемая процессором.
Классификация включает 4 класса устройств:
SISD
SIMD
MISD
MIMD
SISD (Single Instruction, Single Data) – это архитектура одиночного потока команд, одиночного потока данных. Сюда относятся машины Фон Неймановского типа. Выполнение команд является последовательным. Конвейерная обработка не имеет смысла. Каждая команда инициализирует одну операцию с одним потоком данных. Также в этот класс помимо классических машин Фон Неймана можно включить мейнфреймы с несколькими процессорами, каждый из которых выполняет свой собственный, несвязанный с остальными, набор инструкций.
SIMD (Single Instruction, Multiple Data) – архитектура, в которой сохраняется один поток команд, включая векторные команды, что позволяет выполнять одну операцию над несколькими данными, причём данные рассматриваются как элементы вектора. Пример: матрицы процессоров, где единое управляющее устройство контролирует множество процессорных элементов. Все процессорные элементы получают от устройства управления одинаковую команду и выполняет её над своими локальными данными. Сюда же включают векторно-конвейерные вычислительные системы.
MISD (Multiple Instructions, Single Data) – множественный поток команд и одиночный поток данных. Сюда относятся всевозможные устройства фильтрации. Например, сигнал у нас идёт один (одиночный поток), а каждое устройство фильтрации фильтрует только свою частоту и получает только свои данные из сигнала, которые ему нужны. Вообще же этот класс практически пуст. Это не означает, что в нём нет ни одной машины, это означает, что массового запуска таких машин нет. Есть лишь единичные устройства, построенные для конкретных целей в конкретных отраслях. Некоторые специалисты относят к этому классу конвейерные устройства, однако это ещё не сыскало нужного признания.
MIMD (Multiple Instructions, Multiple Data) – архитектура со множественные потоком команд и множественным потоком данных. Основное отличие MIMD от SIMD не в одной буковке “М”, а в том, что команды и данные связаны т.к. относятся к одной исполнительной задаче. Класс чрезвычайно широк, включает в себя всевозможные мультипроцессорные системы, также в некоторых трактовках сюда относят и векторно-конвейерные системы.
Многомашинные и многопроцессорные
вычислительные системы.
Создание крупномасштабных вычислительных систем может быть достигнуто двумя путями: повышением мощности одной машины или созданием многопроцессорных и многомашинных систем.
Определение:
многомашинная вычислительная система (далее ММВС) – это система или комплекс, включающий в себя две или более ЭВМ, каждая из которых имеет процессор, ОЗУ, набор периферийных устройств и работает под управлением собственной операционной системы.
По характеру связи ММВС можно разделить на:
косвенно или слабосвязанные
прямосвязанные
сателлитные (или ММВС с сателлитными связями)
В классе косвенно и слабосвязанных ММВС устройства связаны только через устройство управления и, возможно, через ВЗУ (внутреннее запоминающее устройство). Плюсы такой системы: повышение информационной надежности. Разновидности таких ММВС: 1) второе ЭВМ – резервное, включающееся только при отказе первой; 2) оба ЭВМ выполняют функции вместе находятся в состоянии готовности постоянно.
В классе прямосвязанных ММВС возможны 3 вида связи между машинами: 1) через общее ООЗУ (общее оперативное запоминающее устройство); 2) через общее КПУ (канал прямого управления) могут связываться ЦПУ (центральные процессоры управления); 3) через канал-канал. Связь через ООЗУ намного сильнее чем через ПЗУ. Связь между ЦПУ может быть не только информационной, но и командной. Связь канал-канал обеспечивает быстрый обмен данным между машинами, возможно даже между большими массивами данных.
Для ММВС с сателлитными связями характерен не способ связи, а принцип взаимодействия машин. ЭВМ могут существенно различаться по своим характеристикам. Здесь могут иметься соподчинённые ЭВМ и разделение функций между ними. Ещё в таких системах существует главная машина, выполняющая главные функции, на которую ложится наибольший объём работ. Такая машина, как правило, обладает наивысшими системными характеристиками. Организация обмена данными между основным ЭВМ, периферийными устройствами и удалёнными абонентами выполняются сателлитными ЭВМ. Ими же выполняются и собственные функции. Данному классу характерно повышение быстродействия, но не характерно повышение надёжности.
Определение:
многопроцессорная вычислительная система (далее МПВС) – это система или комплекс, включающая в себя 2 или более процессоров, имеющих общую оперативную память, общие периферийные устройства, и работающих под управлением единой операционной системы. При этом каждый процессор может иметь индивидуальные, доступные только ему оперативную память и периферийные устройства.
В аппаратном плане многопроцессорные вычислительные системы намного сложнее чем многомашинные вычислительные системы.
Плюсы МПВС:
высокая надёжность и готовность за счёт резервирования и реконфигурирования
высокая производительность за счёт возможности гибкой конфигурации, параллельности и более полной загрузки всего оборудования
высокая экономическая эффективность.
Существует несколько типов структурной организации МПВС:
С общей шиной
Особенности:
односвязный интерфейс (это значит, что в каждый момент времени могут обмениваться данными только два устройства)
конфликтная ситуация разрешается за счёт приоритетов и очередей
функции арбитра выполняет или процессор, или специальное устройство.
Плюсы:
простота структуры
простота изменения комплекса
Недостатки:
малая скорость работы
недостаточная надёжность (погибнет общая шина – погибнет вся система)
С перекрёстной коммутацией
Особенности:
коммутационный модуль может связывать с собой любую пару устройств, причём одновременно таких пар может быть сколько угодно
Плюсы:
высокая производительность
простота и унифицированность интерфейсов устройств
Возможность разрешения всех конфликтов в коммутационном модуле
Высокая надёжность
Недостатки
невозможность добавления нового устройства без замены КМ (для добавления устройства придётся заменить весь коммутационный модуль)
громоздкость
сложность документации
С многовходовыми ОЗУ
Особенности:
коммутация устройств осуществляется через ОЗУ
число входов ОЗУ равно количеству устройств, которые к нему подключаются
этот способ структурной организации сохраняет все преимущества способа №2 (с перекрёстной коммутацией), но упрощает схему подключения. Недостатков у этого способа меньше, чем у других двух способов.
Д/з: общие понятия о системах ЭВМ (что такое: сеть, протокол, локальные вычислительные системы, глобальные вычислительные системы, сервер, рабочая станция). Описать функции серверов. На лекции напомнить о том, что на дом не заданы типы серверов.
23.11.2011 Практика + лекционная часть по 6-й лабораторке |
INT – вызвать прерывание
INTO – вызвать в прерывание по переполнению
IRET – выйти из прерывания
Ссылки, необходимые для выполнения 6-й лабораторной (контрольной работы):
http://www.codenet.ru/progr/dos/int_0026.php
http://frolov-lib.ru/books/bsp/v01a/ch1_5.htm
http://www.codenet.ru/progr/dos/
http://frolov-lib.ru/books/bsp/v01a/ch1_4.htm
09.12.2011 Практика + лекционная часть по 6-й лабораторке |